单层球面网壳考虑地震空间相关性效应的参数分析研究

摘要

随着社会进步和科学技术的发展,单层球面网壳作为大跨空间结构主要形式之一,已被广泛应用于车站、航站楼、影剧院、展览馆等重要建筑,其对安全性和抗震性的要求越来越高。地震地面运动是复杂的时间-空间过程,由于行波效应、频散效应、场地效应和衰减效应的影响,结构各支座接收到的地震波存在差异,因此,目前通常采用的一致输入法在大跨度空间结构抗震性能研究中可能引起较大的结果误差,考虑地震动空间相关性的多点输入才是一种更合理的地震波输入方法。本文考虑大规模参数化分析方案,包括7种跨度、3种矢跨比、3个屋面荷载等级、3种地震波、6种地震幅值和13种视波速,采用时程分析法,分别对单层球面网壳考虑行波效应、相干效应和二者耦合效应进行地震响应分析。通过参数分析,归纳影响空间相关性效应的影响因素及影响程度,总结出单层球面结构在多点输入下结构的地震响应规律。论文主要包括以下几部分内容:
　　1.阐述了影响地震空间相关性的主要因素,并将其归类为结构参数和地震动参数两类,并根据参数选取原则确定了各参数及等级。通过对90m单层球壳多点输入下地震响应分析,讨论了地震空间相关性效应的评价指标,提出了针对单层球面网壳地震的评价方法。
　　2.采用实际地震记录,改变结构参数与地震动参数,计算单层球壳考虑行波效应的多点输入地震响应,并与一致输入下的地震响应对比,分析了地震空间效应下多点输入影响系数的变化规律及影响机理。
　　3.考虑地震空间相关性,基于相位差谱法分别模拟了考虑相干效应、行波效应和二者耦合效应的空间相关非平稳地震动场,计算了考虑相干效应与耦合效应下单层球面网壳结构的响应,得到了以下结论:行波效应与相干效应耦合时可以看作仅考虑单一效应时两效应的叠加,随着行波效应与相干效应影响的比重不同,参数对多点输入影响系数的影响表现出不同的规律。相对于单一效应,二者耦合时对单层球面网壳的影响最为不利。

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第1章 绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的研究内容

第2章 单层球壳计算模型及评价方法

2.1引言

2.2 K8型单层球面网壳有限元模型

2.3地震动参数设置

2.4空间相关性效应评价方法

2.5本章小结

第3章 单一地震空间相关性效应地震影响分析

3.1引言

3.2行波效应对单层球面网壳地震响应的影响

3.3相干效应对单层球面网壳地震响应的影响

3.4本章小结

第4章 耦合效应对单层球面网壳地震响应的影响及工程建议

4.1引言

4.2耦合效应对单层球面网壳地震响应的影响

4.3单一效应与耦合效应的对比

4.4工程建议

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及其他成果

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